JP5892024B2 - 電源装置および電池モジュール切り替え方法 - Google Patents

Description

本発明は、充放電を行う電源装置および電池モジュール切り替え方法に関する。

従来、車両が駐車した場合でも車両に搭載されている負荷の一部である補機には複数の電池モジュールを有する電源装置から電力を供給している。例えば、フォークリフトなどの車両は、キースイッチがオフ状態でも機台側ＥＣＵ（Electronic Control Unit）や照明などの補機へ、全ての電池モジュールから電力を供給している。そのため、全ての電池モジュールは車両が走行中でも駐車中でも補機に電流を流している状態となる。その結果、電池モジュールに含まれる電池には常に電流が流れている状態となってしまう。そのため、電池モジュールおよび電池の情報を精度よく取得できない。

関連する技術として、走行距離を延伸できる電気自動車の電源装置が知られている。複数のバッテリパックを用意し、これらバッテリパックの残存容量を検出し、同検出結果に基づき、各バッテリパックを走行用モータの駆動用として一つずつ順次に選択する。そして、各バッテリパックは、それぞれ複数のバッテリを直列に接続して循環電流を生じないようにしている。その結果、循環電流によるバッテリ劣化を解消しながらバッテリ容量の増大が図れる。例えば、特許文献１を参照。

また、関連する技術として、並列投入時の大きな横流電流に起因した過電流や異常発熱などの不適合の発生を防ぐ並列接続蓄電システムが知られている。そのシステムによれば、充放電が可能な蓄電素子を１又は複数個直列に接続して蓄電素子列とし、複数の蓄電素子列を並列に接続する。そして、蓄電素子列ごとに当該システムに接続と切離しを行うスイッチと、複数の蓄電素子列間の電圧差を検出する電圧監視手段と、電圧監視手段が検出した電圧差が所定値以内の蓄電素子列が１又は複数存在する時に当該蓄電素子列に対するスイッチのみを投入する制御手段と、を備えている。例えば、特許文献２を参照。

特開平８−２５１７１４号公報 特開２００９−０３３９３６号公報

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、負荷の一部に電力を供給しつつ、電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報を精度よく取得する電源装置および電池モジュール切り替え方法を提供することを目的とする。

本実施の態様のひとつである電源装置は、複数の電池が直列に接続される複数の電池モジュール、複数の第１のスイッチ、特定部、第１の切替部、第２の切替部、取得部とを有している。複数の第１のスイッチは並列に接続される電池モジュール各々に対して直列に接続される。

特定部は、電池モジュールを特定する。
第１の切替部は、負荷の一部に電力を供給するとき、特定した電池モジュールに対応する第１のスイッチを接続状態にし、特定した電池モジュール以外の電池モジュールに対応する第１のスイッチを遮断状態にする。

第２の切替部は、負荷の一部に電力を供給していない電池モジュールである第２の電池モジュールに対応する第１のスイッチを接続状態にする。また、負荷の一部に電力を供給している電池モジュールである第１の電池モジュールに対応する第１のスイッチを遮断状態にする。

取得部は、第２の電池モジュールの電池各々の開回路電圧を取得する。

本実施の態様によれば、負荷の一部に電力を供給しつつ、電池モジュールの電池の開回路電圧を精度よく取得できるという効果を奏する。

電源装置の一実施例を示す図である。 電池ブロックと制御部の一実施例を示す図である。 実施形態１の制御部の一実施例を示す図である。 ＯＣＶとＳＯＣの関係を示す表と推定情報の一実施例を示す図である。 実施形態１の動作の一実施例を示すフロー図である。 実施形態１の動作の一実施例を示すフロー図である。 実施形態１の状態情報のデータ構造の一実施例を示す図である。 実施形態２の制御部の一実施例を示す図である。 実施形態２の制御部の一実施例を示すフロー図である。 実施形態２の状態情報のデータ構造の一実施例を示す図である。

電池モジュールに常に電流が流れている状態であると、電池の内部抵抗や分極電圧の影響により、電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報を精度よく取得することができない。本実施形態では、駐車中（キースイッチがオフのときなど）は全ての電池モジュールから電力を補機に供給せず、並列に接続された電池モジュールを切り替えて補機に電力を供給することにより、電池モジュールから補機に電流を流してない状態の電池モジュールをつくることにより、（１）〜（４）の効果を得る。
（１）電流を流してない状態の電池モジュールを用いて電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報を精度よく求めることができる。ここで、電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報とは、例えば、電池モジュールおよび電池の開回路電圧値（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）、ＳＯＣ（State Of Charge：充電率）などの情報である。
（２）電池モジュールに電流が流れていない状態をつくることにより、補機に電力を供給していない電池モジュールに対して精度のよい電池電圧の均等化処理（セルバランス処理）が行える。
（３）電池モジュールに電流が流れていない状態をつくることにより、補機に電力を供給していない電池モジュールの電流を計測する電流計測部のオフセット補正を行うことができるため、電流計測部の計測精度を向上させることができる。
（４）電池モジュールを切り替える際に、切り替える電池モジュール間の電圧差が決められた閾値より小さくなる切り替える側の電池モジュールを特定して切り替えをすることで、電池モジュール間に流れる還流電流が過大にならないようにできる。

以下図面に基づいて、実施形態について詳細を説明する。
実施形態１について説明する。
図１は、電源装置の一実施例を示す図である。図２は、電池ブロックと制御部の一実施例を示す図である。

制御部１（コンピュータ）は、例えば、Central Processing Unit（ＣＰＵ）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（Field Programmable Gate Array（ＦＰＧＡ）、Programmable Logic Device（ＰＬＤ）など）を用いることが考えられる。また、制御部１は記憶部を有してもよいし、制御部１とは別に設けた記憶部と接続してもよい。なお、制御部１に走行制御用ＥＣＵなどの機能を含んでいるものとする。

負荷２と補機３は、例えば、車両などに搭載される負荷である。負荷２は、インバータや駆動モータなどを示している。例えば、フォークリフトが走行するために電力が供給される負荷である。補機３は、例えば、フォークリフトの場合には機台側ＥＣＵや照明などの負荷の一部で、フォークリフトが駐車した場合でも電力を供給する負荷である。

キースイッチ４は車両を走行させるときに用いるスイッチで、例えば、イグニッションスイッチなどである。
メインスイッチＳＷ１（第２のスイッチ）は負荷（負荷２、補機３）側へ電力を供給する電池ブロック６ａ、６ｂ、６ｃとの接続を一括して行うスイッチである。メインスイッチＳＷ１は、制御部１により接続（オン）と遮断（オフ）が制御される。メインスイッチＳＷ１は、例えば、リレーなどを用いることが考えられる。ただし、メインスイッチＳＷ１はなくてもよい。

制御スイッチ５はスイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃ（第１のスイッチ）を有している。第１のスイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃは、並列に接続される電池ブロック６ａ、６ｂ、６ｃ各々に対して直列に接続される。第１のスイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃは、制御部１により接続（オン）と遮断（オフ）が制御され、例えば、リレーなどを用いることが考えられる。

電池ブロック６ａ、６ｂ、６ｃについて図２を用いて説明する。
電池ブロック６ａには電流計測部７ａ、電圧計測部８ａ１、８ａ２〜８ａｎ、電池モジュール９ａ、電圧均等回路１０ａ、温度計測部１１ａを有している。電池モジュール９ａには電池Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎが直列に接続されている。電池ブロック６ｂには電流計測部７ｂ、電圧計測部８ｂ１、８ｂ２〜８ｂｎ、電池モジュール９ｂ、電圧均等回路１０ｂ、温度計測部１１ｂを有している。電池モジュール９ｂには電池Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎが直列に接続されている。電池ブロック６ｃには電流計測部７ｃ、電圧計測部８ｃ１、８ｃ２〜８ｃｎ、電池モジュール９ｃ、電圧均等回路１０ｃ、温度計測部１１ｃを有している。電池モジュール９ｃには電池Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎが直列に接続されている。

電流計測部７ａ、７ｂ、７ｃは電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃから負荷側に流れる電流を計測する。電流計測部７ａ、７ｂ、７ｃは、例えば、電流計である。計測した電流値各々は制御部１に送られる。

電圧計測部８ａ１、８ａ２〜８ａｎ、８ｂ１、８ｂ２〜８ｂｎ、８ｃ１、８ｃ２〜８ｃｎは、電池Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎ、Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎ、Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎの電圧を計測する。例えば、電圧計である。計測した電圧値各々は制御部１に送られる。

電池モジュール９ａには複数の電池Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎが直列に接続されている。電池モジュール９ｂには複数の電池Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎが直列に接続されている。電池モジュール９ｃには複数の電池Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎが直列に接続されている。電池Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎ、電池Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎ、電池Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎは二次電池などを用いることが考えられる。二次電池として、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池などが考えられる。

電圧均等回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、例えば、パッシブ型のセルバランス回路、トランス結合方式やコンバータ方式を含むアクティブ型のセルバランス回路、外部から電力を供給してセルバランスを行うプログレシブ型のセルバランス回路などが考えられる。本例では電圧均等回路の詳細について示していないが、パッシブ型のセルバランス回路の場合には電池モジュールに含まれる複数の電池のうちで最低電圧値の電池に、他の電池の電圧値を揃える回路である。すなわち、抵抗素子などを用いて他の電池の電力を消費させ、最低電圧値の電池に電圧値を揃える。

アクティブ型のセルバランス回路の場合には、電池モジュールの有する全ての電池の電圧値を、電池モジュール内の電池のエネルギーを移動させて均等にする回路である。トランス結合方式の場合にはトランスを用いてエネルギーの移動をさせて電圧値を均等にする。コンバータ方式の場合にはコイルを用いてエネルギーの移動をさせて電圧値を均等にする。

プログレッシブ型のセルバランス回路の場合には、外部に設置されている発電機などから電力の供給を受け、電池モジュールに含まれる複数の電池のうちで最大電圧値の電池に、他の電池の電圧値を揃える回路である。または、決められた電圧値に他の電池の電圧値を揃える回路である。

温度計測部１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃの温度または電池Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎ、Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎ、Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎの各々の温度または決められた箇所の温度を計測し、制御部１に計測した温度値を送信する。

制御部について説明する。
図３は、制御部の一実施例を示す図である。制御部１は、特定部３０１、第１の切替部３０２、第２の切替部３０３、取得部３０４、推定部３０５、均等部３０６、補正部３０７、記憶部３０８などを有している。本例では、記憶部３０８は制御部１内に設けているが、制御部１と別に設けてもよい。

特定部３０１は、メインスイッチＳＷ１、第１のスイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃが接続状態となり全ての電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃから補機３に電流が流れているとき、電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃ各々の電圧値を求める。例えば、電池モジュール９ａの電圧値は電圧計測部８ａ１、８ａ２〜８ａｎが計測した電圧値の合計値としてもよい。また、電圧計測部８ａ１、８ａ２〜８ａｎと別に電池Ｂａ１の正極端子と電池Ｂａｎの負極端子との間の電圧を計測する電圧計測部を設けて、計測した電圧値を電池モジュール９ａの電圧値としてもよい。電池モジュール９ｂ、９ｃについて同様に求めてよい。続いて、特定部３０１は求めた電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃ各々の電圧値のうち最大の電圧値である電池モジュールを特定する。

第１の切替部３０２は、負荷の一部である補機３にだけ電力を供給するとき、メインスイッチＳＷ１と特定した電池モジュールに対応する第１のスイッチを接続状態にする。そして、特定した電池モジュール以外の電池モジュールに対応する第１のスイッチを全て遮断状態にする。ここで、負荷の一部である補機３にだけ電力を供給するときとは、車両のキースイッチ４がオフの状態で、車両が駐車している状態である。また、図２において特定した電池モジュールが電池モジュール９ａである場合にはメインスイッチＳＷ１と第１のスイッチＳＷ２ａを接続状態にし、電池モジュール９ｂ、９ｃに対応する第１のスイッチＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃを遮断状態にする。

第２の切替部３０３は、補機３に電力を供給している電池モジュール（第１の電池モジュール）の電圧値と、補機３に電力を供給していない電池モジュール（第２の電池モジュール）のうちで最大の電圧値と、の電圧差と閾値を比較する。電圧差が閾値より小さくなると、最大の電圧値の第２の電池モジュールに対応する第１のスイッチを接続状態にし、第１の電池モジュールに対応する第１のスイッチを遮断状態にする。

ここで、閾値は電池の許容電流値と、電池の内部抵抗値と、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールに含まれる電池の数量との乗算により決まる値である。例えば、電池の許容電流値が２００［Ａ］、電池の内部抵抗値が１「ｍΩ」、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールに含まれる電池の数量１０個（電池モジュールひとつが有する電池の数量が５個）である場合、閾値は２００×１ｍ×１０＝２Ｖになる。

より正確には、電流が流れる系の配線抵抗と配線や電池を接続する接続部の抵抗も考慮に入れるとよい。
また、第１の電池モジュールが電池モジュール９ａで、最大の電圧値の第２の電池モジュールが電池モジュール９ｂである場合、まず電池モジュール９ｂに対応する第１のスイッチＳＷ２ｂを接続状態にする。その後、電池モジュール９ａに対応する第１のスイッチＳＷ２ａを遮断状態にする。その結果、上記（４）に示したように、電池モジュールを切り替える際に、切り替える電池モジュール間に流れる還流電流が過大にならないようにできる。

取得部３０４は第２の電池モジュールの電池各々の開回路電圧値ＯＣＶを取得する。第１のスイッチＳＷ２ａが接続状態で、第１のスイッチＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃが遮断状態である場合、電池モジュール９ｂ、９ｃに含まれる電池Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎ、Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎ各々の電圧を電圧計測部８ｂ１、８ｂ２〜８ｂｎ、８ｃ１、８ｃ２〜８ｃｎから取得して、開回路電圧値ＯＣＶとする。取得した開回路電圧値ＯＣＶは記憶部３０８に記憶する。その結果、上記（１）に示したように、電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報のひとつである電池モジュールおよび電池の開回路電圧値ＯＣＶを取得できる。

推定部３０５は、取得部３０４が取得した第２の電池モジュールの電池各々の開回路電圧値ＯＣＶを用いて充電の状態（ＳＯＣ：充電率）を推定する。例えば、電池モジュール９ｂから取得した開回路電圧値ＯＣＶを用いて、図４に示す推定情報４０２を参照し、取得した開回路電圧値ＯＣＶに対応するＳＯＣを選択する。図４は、ＯＣＶとＳＯＣの関係を示す表と推定情報の一実施例を示す図である。図４の表４０１は縦軸にＯＣＶを示し、横軸にＳＯＣを示している。推定情報４０２は「開回路電圧ＯＣＶ」「充電率ＳＯＣ」に記憶される情報を有している。「開回路電圧ＯＣＶ」には、電圧計測部により計測した開回路電圧値ＯＣＶを用いてＳＯＣを推定する場合に用いる情報が記憶されている。本例では、電圧範囲として「ＯＣＶ１」「ＯＣＶ２」「ＯＣＶ３」〜「ＯＣＶ２１」などが記憶されている。

「充電率ＳＯＣ」には、「開回路電圧ＯＣＶ」に記憶されている電圧範囲を示す情報に対応するＳＯＣを示す情報が記憶されている。本例では、ＳＯＣとして充電率１００％を示す「１００」、充電率９５％を示す「９５」などが記憶されている。その結果、上記（１）に示したように、電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報のひとつである電池モジュールおよび電池のＳＯＣを精度よく取得できる。すなわち、開回路にした電池モジュールの電池各々の開回路電圧値ＯＣＶを用いるので、電池モジュールから補機３に電流が流れている状態の回路（閉回路）の電流値、電圧値を用いてＳＯＣを推定するより、ＳＯＣ推定精度を向上させることができる。

均等部３０６は、第２の電池モジュールごとに第２の電池モジュールに含まれる電池の電圧を均等にする電圧均等回路１０ａ、１０ｂ、１０ｃを、制御する。例えば、第１のスイッチＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃが遮断状態である場合、電池モジュール９ｂ、９ｃに対応する電圧均等回路１０ｂ、１０ｃに、セルバランスを実行するための制御信号を出力する。その結果、上記（２）に示したように、電池モジュールに電流が流れていない状態をつくることにより、開回路にした電池モジュールに対してセルバランスを実行できる。

補正部３０７は、補機３（負荷の一部）に電力を供給するとき、開回路にした電池モジュールに対応する電流計測部のオフセット補正を行なう。すなわち、開回路にした電池モジュールから補機３には電流が流れなくなるため、上記（３）に示したように電流値０［Ａ］におけるオフセット補正が可能となる。その結果、電流計測部７ａ、７ｂ、７ｃの計測精度を向上させることができる。例えば、現在開回路になっている電池モジュール９ｂ、９ｃの温度計測部１１ｂ、１１ｃから送られてくる温度値が決められた温度であれば、その電池モジュール９ｂ、９ｃに対応する温度計測部１１ｂ、１１ｃにオフセット値を送ってオフセット補正を行う。

図５、図６は、実施形態１の動作の一実施例を示すフロー図である。図７は、実施形態１の状態情報のデータ構造の一実施例を示す図である。後述するステップＳ５０１〜Ｓ５１２で求めた情報などは、図７に示す状態情報７０１に記憶される。状態情報７０１には、「電池モジュール」「電池」「電圧値（ＣＣＶ）」「モジュール電圧値（ＣＣＶ）」「モジュール電流値」「電圧値（ＯＣＶ）」「モジュール電圧値（ＯＣＶ）」「ＳＯＣ」「スイッチ」に記憶する情報が記憶されている。「電池モジュール」には、電池モジュールを識別する情報が記憶されている。本例では、識別情報として「１」「２」「３」が記憶されている。「電池」には、電池を識別する情報が記憶されている。本例では、識別情報として「Ｂａ１」「Ｂａ２」「Ｂａ３」・・・「Ｂａｎ」「Ｂｂ１」「Ｂｂ２」「Ｂｂ３」・・・「Ｂｂｎ」「Ｂｃ１」「Ｂｃ２」「Ｂｃ３」・・・「Ｂｃｎ」が、電池モジュールを識別する情報に関連付けられて記憶されている。「電圧値（ＣＣＶ）」には、補機３に電力を供給しているときの電圧値ＣＣＶが記憶されている。本例では、電池を識別する情報に関連付けられて電圧値ＣＣＶを示す情報「Ｖａ１」「Ｖａ２」「Ｖａ３」・・・「Ｖａｎ」「Ｖｂ１」「Ｖｂ２」「Ｖｂ３」・・・「Ｖｂｎ」「Ｖｃ１」「Ｖｃ２」「Ｖｃ３」・・・「Ｖｃｎ」が記憶されている。「モジュール電圧値（ＣＣＶ）」には、補機３に電力を供給しているときの電池モジュールの電圧値が記憶されている。本例では、電池モジュールを識別する情報に関連付けられて電池モジュール電圧値ＣＣＶを示す情報「Ｖａｃｔ」「Ｖｂｃｔ」「Ｖｃｃｔ」が記憶されている。「モジュール電流値」には、補機３に電力を供給しているときの電池モジュールの電流値が記憶されている。本例では、電池モジュールを識別する情報に関連付けられて電池モジュール電流値を示す情報「Ｉａｔ」「Ｉｂｔ」「Ｉｃｔ」が記憶されている。「電圧値（ＯＣＶ）」には、駐車中（キースイッチ４がオフ中）に負荷２と補機３に電力を供給していない電池モジュールの電池の電圧値が記憶されている。本例では、電池を識別する情報に関連付けられて開回路電圧値ＯＣＶを示す情報「Ｖｂｏ１」「Ｖｂｏ２」「Ｖｂｏ３」・・・「Ｖｂｏｎ」「Ｖｃｏ１」「Ｖｃｏ２」「Ｖｃｏ３」・・・「Ｖｃｏｎ」が記憶されている。なお、本例では識別情報「１」の電池モジュールは補機３に電力を供給しているため、開回路電圧値ＯＣＶを取得していない。「モジュール電圧値（ＯＣＶ）」には、負荷２と補機３に電力を供給していない電池モジュールの電圧値が記憶されている。本例では、電池モジュールを識別する情報に関連付けられて電池モジュール電圧値を示す情報「Ｖｂｏｔ」「Ｖｃｏｔ」が記憶されている。なお、本例では識別情報「１」の電池モジュールは補機３に電力を供給しているため、電池モジュール電圧値はない。「ＳＯＣ」には、推定部３０５が推定したＳＯＣが電池を識別する情報に関連付けて記憶されている。本例では、電池を識別する情報に関連付けられてＳＯＣを示す情報「ＳＯＣｂ１」「ＳＯＣｂ２」「ＳＯＣｂ３」・・・「ＳＯＣｂｎ」「ＳＯＣｃ１」「ＳＯＣｃ２」「ＳＯＣｃ３」・・・「ＳＯＣｃｎ」が記憶されている。なお、本例では識別情報「１」の電池モジュールは補機３に電力を供給しているため、識別情報「１」の電池モジュールのＳＯＣは求めていない。「スイッチ」には、駐車中に電池モジュールが補機３に電力を供給するときに接続状態にするスイッチが記憶されている。本例では、電池モジュールの識別情報が「１」の電池モジュールに対して「ＳＷ１、Ｓｗ２ａ」、識別情報が「２」の電池モジュールに対して「ＳＷ１、Ｓｗ２ｂ」、識別情報が「３」の電池モジュールに対して「ＳＷ１、Ｓｗ２ｃ」が記憶されている。

ステップＳ５０１では、キースイッチ４がオフか否かを制御部１が判定し、オフである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ５０２に移行し、オンである場合（Ｎｏ）にはステップＳ５１１に移行する。キースイッチ４がオフのとき、負荷２への電力は供給されない。

ステップＳ５０２では、制御部１が電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃの電池Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎ、Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎ、Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎの分極が解消する時間だけ待ってステップＳ５０３に移行する。ここで、分極が解消する時間とは決められた時間で、例えば、実験により決めてもよいし、シミュレーションにより決定してもよい。ただし、分極の解消は完全にしなくてもよい。

ステップＳ５０３では、制御部１が電圧計測部８ａ１、８ａ２〜８ａｎ、８ｂ１、８ｂ２〜８ｂｎ、８ｃ１、８ｃ２〜８ｃｎから電池Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎ、Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎ、Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎの電圧値を取得する。そして、電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃ各々の電圧値を求める。ただし、電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃ各々の電圧を直接計測する電圧計測部を設けている場合には、その電圧計測部各々から電圧値を取得してもよい。

ステップＳ５０４では、制御部１の特定部３０１が電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃのうち電圧値が最大の電池モジュールを特定する。特定した電池モジュールを電池モジュールｍ１（第１の電池モジュール）とし、電池モジュールｍ１の電圧値をＶｓ１とする。

また、ステップＳ５１０からステップＳ５０１とステップＳ５０３を介してステップＳ５０４に移行してきた場合、特定部３０１は現在補機３に電力を供給している電池モジュールｍ１の電圧値と、他の電池モジュールの電圧値と、を比較して、電圧値が最大の電池モジュールを特定する。例えば、給電中の電池モジュール９ａである場合には、電池モジュール９ａの閉回路電圧値ＣＣＶと他の電池モジュール９ｂ、９ｃの開回路電圧値ＯＣＶの中から電圧値が最大の電池モジュールを特定する。

ステップＳ５０５で制御部１の第１の切替部３０２は、特定した電池モジュールｍ１に対応する第１のスイッチを接続状態（オン）にし、特定した電池モジュールｍ１以外の第１のスイッチを遮断状態（オフ）にする。例えば、電池モジュールｍ１が電池モジュール９ａである場合、第１のスイッチは電池モジュール９ａに対応する第１のスイッチＳＷ２ａである。電池モジュール９ａ以外の電池モジュール９ｂ、９ｃに対応する第１のスイッチは、スイッチＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃある。なお、この切り替えにおいても、補機３、電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃに過大な電流が流れないよう考慮することが望ましい。

ステップＳ５０６では、制御部１が電池モジュールｍ１以外の電池モジュールに後述する第１の処理を実行する。第１の処理は、例えば、図６に示す処理などが考えられる。
ステップＳ５０７では、制御部１の第２の切替部３０３が電池モジュールｍ１以外の電池モジュール（第２の電池モジュール）のうちで電圧が最大の電池モジュールｍ２を特定する。電池モジュールｍ２の電圧値をＶｓ２とする。すなわち、ステップＳ５０７では切り替える電池モジュールを特定する。

ステップＳ５０８では、第２の切替部３０３が電池モジュールｍ２の電圧値Ｖｓ２と電池モジュールｍ１の電圧値Ｖｓ１との電圧差が、閾値より小さいか否かを判定し、閾値より小さい場合（Ｖｓ２−Ｖｓ１＜閾値：Ｙｅｓ）にはステップＳ５０９に移行する。閾値以上の場合（Ｎｏ）にはステップＳ５０８で閾値より小さくなるまで待つ。ここで、閾値は電池の許容電流値と、電池の内部抵抗値と、電池モジュールｍ１と電池モジュールｍ２に含まれる電池の数量と、を乗算した値である。

ステップＳ５０９では、第２の切替部３０３が電池モジュールｍ２に対応する第１のスイッチを接続状態（オン）にする。電池モジュールｍ２が電池モジュール９ｂである場合は第１のスイッチＳＷ２ｂを接続状態にする。

ステップＳ５１０では、第２の切替部３０３が電池モジュールｍ１に対応する第１のスイッチを遮断状態（オフ）にする。電池モジュールｍ１が電池モジュール９ａである場合は第１のスイッチＳＷ２ａを遮断状態（オフ）にする。

ステップＳ５１１では、キースイッチがオンであるので制御部１がメインスイッチと第１のスイッチをすべてオンにする。すなわち、スイッチＳＷ１、ＳＷ２ａ、２ｂ、２ｃを全て接続状態にして、全ての電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃから負荷２と補機３に電力を供給する。この切り替えにおいても還流電流が過大にならないように考慮することが望ましい。

ステップＳ５１２では車両が走行する可能状態になる（車両動作処理）。
第１の処理について説明する。
ステップＳ６０１では、制御部の取得部３０４が第２の電池モジュールの開回路電圧値ＯＣＶを取得する。

ステップＳ６０２では、制御部の推定部３０５が開回路電圧値ＯＣＶを用いて第２の電池モジュールのＳＯＣを推定する。
ステップＳ６０３では、制御部の均等部３０６が第２の電池モジュールのセルバランス処理を実行する。

ステップＳ６０４では、制御部の補正部３０７が第２の電池モジュールの電流計測部のオフセット補正を行う。
実施形態１によれば、補機３への電力供給を確保しつつ、精度よくＳＯＣの推定ができる。また、セルバランス処理も実施できる。

電流を流してない状態の電池モジュールを用いて電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報である開回路電圧値ＯＣＶを取得できるため、精度よくＳＯＣを求められる。

電池モジュールに電流が流れていない状態をつくることにより、補機に電力を供給していない電池モジュールに対して精度のよい電池電圧の均等化処理（セルバランス処理）が行える。

電池モジュールに電流が流れていない状態をつくることにより、補機に電力を供給していない電池モジュールの電流を計測する電流計測部のオフセット補正を行うことができるため、電流計測部の計測精度を向上させることができる。

電池モジュールを切り替える際に、切り替える電池モジュール間の電圧差が決められた閾値より小さくなる切り替える側の電池モジュールを特定して切り替えをすることで、電池モジュール間に流れる還流電流が過大にならないようにできる。

さらに、キースイッチオフ中の励磁しているスイッチの数を減らせるため消費電力が低減される。
実施形態２について説明する。

図８は、実施形態２の制御部の一実施例を示す図である。実施形態２の制御部１は、特定部３０１、第１の切替部３０２、第２の切替部３０３、取得部３０４、推定部３０５、均等部３０６、補正部３０７、生成部８０１、記憶部３０８などを有している。本例では、記憶部３０８は制御部１内に設けているが、制御部１と別に設けてもよい。

生成部８０１は、第１の電池モジュールと、最大の電圧値の第２の電池モジュールと、に含まれる電池ごとに内部抵抗値を求め、求めた内部抵抗値を用いて閾値を求める。内部抵抗値は、例えば、電池ごとの開回路電圧値ＯＣＶと閉回路電圧値ＣＣＶとの電圧差と、閉回路電流値と、を用いて内部抵抗値を求め、電池の許容電流値と、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールに含まれる電池各々の求めた内部抵抗値の合計値と、を乗算して閾値を求めることが考えられる。

図９は、実施形態２の制御部の一実施例を示すフロー図である。図１０は、実施形態２の状態情報のデータ構造の一実施例を示す図である。後述するステップＳ５０１〜Ｓ５１２とステップＳ９０１〜Ｓ９０３で求めた情報などは、図１０に示す状態情報１００１に記憶される。状態情報１００１には、「電池モジュール」「電池」「電圧値（ＣＣＶ）」「モジュール電圧値（ＣＣＶ）」「モジュール電流値」「電圧値（ＯＣＶ）」「モジュール電圧値（ＯＣＶ）」「ＳＯＣ」「スイッチ」「内部抵抗値」に記憶する情報が記憶されている。状態情報１００１と状態情報７０１との違いは「内部抵抗値」に記憶する情報である。「内部抵抗値」には生成部８０１で求めた内部抵抗値を示す情報が電池モジュールを識別する情報に関連付けられて記憶されている。本例では、内部抵抗値を示す情報「Ｒａ」「Ｒｂ」「Ｒｃ」が記憶されている。

図９のステップＳ５０１〜Ｓ５１２は実施形態１で説明したので省略する。
ステップＳ９０１では、制御部１の生成部８０１が電池ごとの開回路電圧値ＯＣＶと閉回路電圧値ＣＣＶと閉回路電流値とを取得する。

ステップＳ９０２では、制御部１の生成部８０１が電池ごとの開回路電圧値ＯＣＶと閉回路電圧値ＣＣＶとの電圧差と、閉回路電流値と、を用いて電池ごとの内部抵抗値を求める。なお、本例では状態情報１００１に電池モジュールごとの内部抵抗値を求めて記憶している。

ステップＳ９０３では、電池の許容電流値と、第１の電池モジュールと第２の電池モジュールに含まれる電池各々の求めた内部抵抗値の合計値と、を乗算して閾値を求める。求めた閾値は記憶部３０８に記憶してもよい。

実施形態２によれば、補機３への電力供給を確保しつつ、精度よくＳＯＣの推定ができる。また、セルバランス処理も実施できる。
電流を流してない状態の電池モジュールを用いて電池モジュールおよび電池の状態を知るための情報である開回路電圧値ＯＣＶを取得できるため、精度よくＳＯＣを求められる。

電池モジュールに電流が流れていない状態をつくることにより、補機に電力を供給していない電池モジュールに対して精度のよい電池電圧の均等化処理（セルバランス処理）が行える。

電池モジュールに電流が流れていない状態をつくることにより、補機に電力を供給していない電池モジュールの電流を計測する電流計測部のオフセット補正を行うことができるため、電流計測部の計測精度を向上させることができる。

電池モジュールを切り替える際に、切り替える電池モジュール間の電圧差が決められた閾値より小さくなる切り替える側の電池モジュールを特定して切り替えをすることで、電池モジュール間に流れる還流電流が過大にならないようにできる。

さらに、キースイッチオフ中の励磁しているスイッチの数を減らせるため消費電力が低減される
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

例えば、特定部３０１が電圧値が最大の電池モジュールを特定するのは、補機３に電流が流れているときに限らず、負荷２と補機３に電流が流れていないときでも良い。使用するアプリケーションによっては、キースイッチ４をオフにしたときでも補機３に電流が流れない場合がある。この場合、負荷２と補機３に電流が流れていないときの電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃのうち電圧値が最大の電池モジュールを特定する。また、特定部３０１が電圧値が最大の電池モジュールを特定するのは、キースイッチがオフになる直前でも良い。この場合、キースイッチがオンになっている間に定期的に電池モジュール９ａ、９ｂ、９ｃの電圧値を取得し、キースイッチがオフになったときに、直前に取得した電圧値をもとに特定する。

また、例えば、補機３に電力を供給するために特定される電池モジュール（第１の電池モジュール）は、電圧値が最大のものに限らず、任意のモジュールとしても良い。即ち、特定部３０１は電力を供給する電池モジュール（第１の電池モジュール）を電圧値に関係なく特定しても良い。例えば、ランダムまたは並列モジュールの接続順に電池モジュールを特定することが考えられる。この場合、第２の切替部がランダムまたは並列モジュールの接続順に次に接続する電池モジュールを特定しても良い。この場合でも上記（１）（２）（３）の効果を奏する。

また、例えば、補機３に電力を供給する電池モジュールは複数でも良い。例えば、並列数が６のときに、補機３に電力を供給されるために特定される電池モジュール（第１の電池モジュール）は、２つでも良い。この場合でも上記（１）（２）（３）の効果を奏する。

１ 制御部、
２ 負荷、
３ 補機、
４ キースイッチ、
５ 制御スイッチ、
６ａ、６ｂ、６ｃ 電池ブロック、
７ａ、７ｂ、７ｃ 電流計測部、
８ａ１、８ａ２〜８ａｎ、８ｂ１、８ｂ２〜８ｂｎ、８ｃ１、８ｃ２〜８ｃｎ 電圧計測部、
９ａ、９ｂ、９ｃ 電池モジュール、
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 電圧均等回路、
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 温度計測部、
ＳＷ１ メインスイッチ、
ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ２ｃ 第１のスイッチ、
３０１ 特定部、
３０２ 第１の切替部、
３０３ 第２の切替部、
３０４ 取得部、
３０５ 推定部、
３０６ 均等部、
３０７ 補正部、
３０８ 記憶部、
４０２ 推定情報、
７０１、１００１ 状態情報、
８０１ 生成部、
Ｂａ１、Ｂａ２〜Ｂａｎ、Ｂｂ１、Ｂｂ２〜Ｂｂｎ、Ｂｃ１、Ｂｃ２〜Ｂｃｎ 電池、

Claims (9)

1. 複数の電池が直列に接続される複数の電池モジュールと、
   並列に接続される前記電池モジュール各々に対して直列に接続される複数の第１のスイッチと、
   前記電池モジュール各々の電圧値を求め、求めた前記電圧値のうち最大の電圧値である電池モジュールを特定する特定部と、
   負荷の一部に電力を供給するとき、特定した前記電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを接続状態にし、特定した前記電池モジュール以外の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを遮断状態にする第１の切替部と、
   前記負荷の一部に電力を供給していない前記電池モジュールである第２の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを接続状態にし、前記負荷の一部に電力を供給している前記電池モジュールである第１の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを遮断状態にする第２の切替部と、
   前記負荷の一部に電力を供給していない前記第２の電池モジュールの前記電池各々の開回路電圧を取得する取得部と、
   を備えることを特徴とする電源装置。
2. 前記負荷の一部に電力を供給していない前記第２の電池モジュールに含まれる前記電池の電圧を均等にする電圧均等回路を、制御する均等部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記特定部は、
   前記電池モジュール各々の電圧値を求め、求めた前記電圧値のうち最大の電圧値である電池モジュールを特定し、
   前記第２の切替部は、
   前記負荷の一部に電力を供給している前記電池モジュールである第１の電池モジュールの電圧値と、前記負荷の一部に電力を供給していない前記電池モジュールである第２の電池モジュールのうちで最大の電圧値と、の電圧差を求め、
   決められた閾値より前記電圧差が小さくなると、前記最大の電圧値の第２の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを接続状態にし、前記第１の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを遮断状態にする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記閾値は、前記電池の許容電流値と、前記電池の内部抵抗値と、前記第１の電池モジュールと前記第２の電池モジュールに含まれる前記電池の数量と、の乗算により決まることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記取得部が取得した前記第２の電池モジュールの前記電池各々の前記開回路電圧を用いて充電状態の推定する推定部を備える、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源装置。
6. 前記負荷の一部に電力を供給するとき、前記負荷の一部に電力を供給していない前記第２の電池モジュールに対応する電流計測部のオフセット補正を行なう補正部を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
7. 前記第１の電池モジュールと、最大の電圧値の前記第２の電池モジュールと、に含まれる前記電池ごとに内部抵抗値を求め、求めた前記内部抵抗を用いて前記閾値を求める生成部を備える、ことを特徴とする請求項３または４に記載の電源装置。
8. 並列に接続される複数の電池モジュール各々の電圧値を求め、求めた前記電圧値のうち最大の電圧値である電池モジュールを特定し、
   負荷の一部に電力を供給するとき、特定した前記電池モジュールに直列に接続される第１のスイッチを接続状態にし、特定した前記電池モジュール以外の電池モジュールに直列に接続される第１のスイッチを遮断状態にし、
   前記負荷の一部に電力を供給していない電池モジュールである第２の電池モジュールの開回路電圧を取得し、
   前記第２の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを接続状態にし、前記負荷の一部に電力を供給している電池モジュールである第１の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを遮断状態にする、
   ことを特徴とする電池モジュール切り替え方法。
9. 前記第１の切替部は、キースイッチがオフで前記負荷の一部に電力を供給するとき、特定した前記電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを接続状態にし、特定した前記電池モジュール以外の電池モジュールに対応する前記第１のスイッチを遮断状態にする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。